技术特征：
1.一种多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对废旧磷酸铁锂电池进行拆解，取出正极片，分离正极片中的铝箔与正极材料，将收集的正极材料用盐酸溶液浸出，得到含锂、铁的盐酸浸出液；（2）将阳离子交换树脂用盐酸溶进行预处理，使之转化为h
+
型，然后充填到树脂柱a中；将阴离子交换树脂用氯化钠溶液或盐酸溶液进行预处理，使之转化为cl
‑
型树脂，然后充填到另一树脂柱b中；（3）将步骤（1）得到的含锂、铁的盐酸浸出液分为两部分，一部分从树脂柱a顶端连续送入，另一部分从树脂柱b顶端连续送入，分别在树脂柱a和树脂柱b的底端收集流出液，当检测到流出液中只有锂而没有铁时，收集这部分流出液，作为制备碳酸锂或氢氧化锂的原料；（4）继续从树脂柱a和树脂柱b的顶端连续送入步骤（1）得到的含锂、铁的盐酸浸出液，当流出液中铁的浓度与盐酸浸出液中铁的浓度相等时，停止加入盐酸浸出液；（5）从树脂柱a中取出阳离子交换树脂废料，从树脂柱b中取出阴离子交换树脂废料，分别对两种树脂进行干燥、粉碎成粉末、过筛；（6）在步骤（5）筛分得到的阳离子交换树脂粉末中加入造孔剂溶液，搅拌混合均匀，加热至溶液呈浆糊状后停止加热，于80
‑
130℃下真空干燥24
‑
96h， 再一次粉碎，过筛；（7）将步骤（6）筛分得到的阳离子交换树脂粉末放入烧舟c中；将步骤（5）筛分后得到的阴离子交换树脂粉末放入烧舟d中；将烧舟c和烧舟d一前一后放入管式炉中，从靠近阳离子交换树脂的那一端通入惰性气体，升温至400
‑
1000℃，高温煅烧1
‑
6h；（8）煅烧后，管式炉停止加热，自然冷却至室温，将烧舟c中的粉末取出，得到多孔碳/硫化亚铁复合材料e；将烧舟d 中的粉末取出，得到多孔碳/硫化亚铁复合材料f。2.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述盐酸溶液，浓度为0.5
‑
4mol/l；所述浸出在敞口容器，或在密闭容器中进行，在盐酸溶液中加入30%的h2o2溶液，以促进浸出液中的fe
2+
转化为fe
3+
；浸出时间为0.5
‑
5h，浸出温度为20
‑
95℃；盐酸溶液和h2o2溶液的体积比为2:1；所述盐酸浸出液中铁的浓度为4
‑
32g/l、锂的浓度为1
‑
6g/l。3.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述阳离子交换树脂包括带有磺酸基的强酸性阳离子交换树脂；所述阴离子交换树脂包括强碱性阴离子型交换树脂或弱碱性阴离子型树脂。4.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）和（4）中，盐酸浸出液加入树脂柱的流量为0.05
‑
3l/h。5.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）和步骤（6）中，树脂经粉碎后过筛，筛网目数为200
‑
400目。6.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，造孔剂溶液为氢氧化物或者氧化物溶液，氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾，氧化物为氧化钾或氧化钠，其中溶剂为水、乙醇、甲醇中的一种；造孔剂溶液中氢氧化物或氧化物的浓度为0.1g/ml溶液；阳离子交换树脂和造孔剂的质量比为1:4
‑
6。
7.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（7）中，通入的惰性气体为氩气或者氮气，通入气体的流量为1
‑
5l/h。8.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（7）中，管式炉的升温速率为1
‑
4℃/min，升温至600
‑
900℃，高温煅烧时间为1.5
‑
3h。9.根据权利要求1所述的多孔碳/硫化亚铁复合材料的制备方法，其特征在于：制备方法中，在步骤（5）筛分得到的阳离子交换树脂粉末中不加造孔剂溶液，直接放入烧舟c，进行步骤（7）和步骤（8），从步骤（8）的烧舟c 中取出阳离子交换树脂粉末，用37%浓盐酸、98.3%浓硫酸或65%以上浓度的浓硝酸进行酸洗，酸与阳离子交换树脂粉末的液固比为10ml:1g，酸洗时间为1
‑
30h，酸洗后过滤，在60
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120℃干燥，得到多孔碳/硫化亚铁复合材料g。10.根据权利要求1
‑
9之一所述的制备方法制备的多孔碳/硫化亚铁复合材料的应用，其特征在于：所述多孔碳/硫化亚铁复合材料用作锂离子电池和钠离子电池的负极材料。
技术总结
本发明公开了一种多孔碳/硫化亚铁复合材料及其制备方法和应用，采用阳离子和阴离子交换树脂对废旧磷酸铁锂正极材料酸浸液中的铁和锂进行分离，其中锂留在流出液中，铁富集在树脂中。将吸附铁至饱和的阳离子交换树脂废料用碱液活化后，和吸附铁至饱和的阴离子交换树脂废料分别放入不同烧舟，两个烧舟同时置于高温管式炉煅烧，可以在两个烧舟中同时制备多孔碳/硫化亚铁复合材料。本发明制备过程无需额外添加碳源和金属盐，树脂来源丰富、价格低廉，制备的复合材料可以用于锂离子电池和钠离子电池，电化学性能性能优越。本发明方法实现废旧磷酸铁锂电池中铁和锂的完全回收以及电池回收过程所用树脂的完全回收，成本低，效益高。效益高。效益高。
技术研发人员：刘葵 史莹 潘齐常 范小萍 杨生龙 王红强 李庆余
受保护的技术使用者：广西师范大学
技术研发日：2021.04.29
技术公布日：2021/10/18